超级电容器是一种高效的储能设备,具有充放电速度快、使用寿命长、功率密度大的突出优势,但过低的储能能力始终是限制其大规模应用的主要原因。电极作为超级电容器反应的主要参与者,直接定义其性能。所以,开发性能优越并且成本可控的电极材料是提高超级电容器储能能力最有效的策略。二氧化锰（MnO2）储能能力强,是一种十分理想的电极材料,但其过低的导电性,限制了其储能能力的发挥。与高导电材料复合,是走出这一困境的有效办法,另一方面,细菌纤维素（BC）是一种绿色、可持续、易于降解的生物质材料,因其独特的一维纳米结构和官能团（-OH）,被广泛应用于超级电容器等领域。本研究以机械性能好、孔隙丰富的BC为基材,借助碳化、水热、电沉积,功能化修饰理论储能能力强的MnO2纳米片,构筑导电性好、性能优越的纤维素基超级电容器电极材料,主要取得以下研究结果:（1）纤维素基氮掺杂碳纤维的制备及性能研究。通过原位聚合和高温碳化等方法制备了纤维素基氮掺杂碳纤维（NCF）。通过扫描电子显微镜（SEM）、X-射线衍射分析（XRD）、X射线光电子能谱技术（XPS）和拉曼光谱（Raman）分析,表明氮原子以C-N键的形式掺入碳纤维,碳化可以改善导电性,氮原子掺杂对电化学性能有积极作用。通过电化学性能表征,在电流密度为1 A g-1时,NCF-800的比电容为96 F g-1。另外,在10A g-1的情况下,经过10000次循环,电容保留率为100%。（2）NCF功能化修饰MnO2纳米片的制备及性能研究。单纯NCF的比电容较低,为了解决这一问题,本章以NCF为模板,通过水热反应将MnO2纳米片修饰到NCF表面,形成核壳结构的MnO2纳米片包裹氮掺杂碳纤维（NCF/MnO2）。通过 SEM、TEM、XRD、XPS 和 Raman 分析,发现MnO2呈蜂窝结构包裹在NCF表面,蜂窝结构的MnO2比表面积较大,提供了更多的反应位点,因此提高了电化学性能。当电流密度为1 A g-1时,NCF/MnO2-1.0的比电容为193.2 F g-1。在电离密度为10 A g-1的情况下进行10000次循环后,其比电容保留率稳定在107%。（3）自支撑结构的无粘结剂电极材料的构筑。粉体材料在制备电极的过程中使用的粘结剂会限制超级电容器能量密度,而具有自支撑结构的无粘结电极具有良好的机械稳定性,可直接使用。本章利用BC多羟基的特点,与羟基化碳纳米管（MWCNT）可形成界面氢键,通过真空抽滤形成导电基底BC/MWCNT,然后在其表面电沉积MnO2,得到了BC/MWCNT/MnO2自支撑电极,通过 SEM、TEM、XRD、XPS 和 Raman分析,发现导电基底BC/MWCNT具有良好的导电性（21.74 S cm-1）,蜂窝状的MnO2负载在导电基底BC/MWCNT表面,蜂窝状的MnO2提供了繁多的氧化还原反应位点。电流密度为1 mA cm-2时,BC/MWCNT/MnO2-20比电容达到1.17 F cm-2（200 F g-1）;在电流密度为20 mAcm-2的情况下进行10000次循环后,比电容保留率仍有96%。